光學(xué)玻璃知識介紹

光學(xué)玻璃1內(nèi)容介紹前言玻璃種類無色光學(xué)玻璃主要光學(xué)玻璃廠家及產(chǎn)品其他常用光學(xué)玻璃一些實(shí)例2

光學(xué)材料是光學(xué)儀器的最重要組成部分，而光學(xué)材料是光學(xué)零件加工的對象。光學(xué)材料有光學(xué)玻璃、光學(xué)晶體和光學(xué)塑料等。一、光學(xué)玻璃組成光學(xué)玻璃與普通玻璃的主要區(qū)別：關(guān)系玻璃具有高度透明性、物理及化學(xué)上的高度均勻性以及特定和精確的光學(xué)常數(shù)。光學(xué)玻璃含有元素周期表中的大部分元素，只是組成和含量不同而已。通常光學(xué)玻璃的主要成分是二氧化硅，又稱石英砂，熔煉玻璃時都要加入其他物質(zhì)以改善玻璃的性能和滿足關(guān)系系統(tǒng)成像的需要。如加入Al2O3可以提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度；加入氧化鉛和氧化鋇可以增大玻璃折射率，但化學(xué)穩(wěn)定性降低；加入氧化鈉可以降低熔煉溫度；此外還可根據(jù)需要加入其他多種氧化物。前言3以二氧化硅SiO2為主要成分的玻璃屬于硅酸鹽玻璃，以三氧化二硼B(yǎng)2O3為主要成分的屬于硼硅酸鹽玻璃，以五氧化二硼P2O5為主要成分的屬于磷酸鹽玻璃。一般常用的光學(xué)玻璃是硅酸鹽玻璃：（1）含有Na2SIO3,CaSiO3和SiO2，主要成分是SiO2，玻璃態(tài)物質(zhì)，沒有固定的熔點(diǎn)（2）主要反應(yīng)材料：石灰石，純堿，石英（3）主要的反應(yīng)方程式：Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑高溫CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑高溫4二、物理特性1、玻璃物質(zhì)形態(tài)玻璃并非嚴(yán)格意義上的固體，玻璃熔煉體在冷卻過程中沒有確定的固化溫度，玻璃保留了液態(tài)分子無規(guī)則排列的結(jié)構(gòu)，即低溫的固態(tài)保留了高溫液態(tài)的無定性結(jié)構(gòu)，稱為玻璃態(tài)。2、玻璃的物理特性各向同性：玻璃的性質(zhì)如硬度、彈性模數(shù)、折射率等在各向測得的數(shù)值相同介穩(wěn)狀態(tài)玻璃從熔融態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)化過程是連續(xù)可逆的5玻璃種類特種玻璃：光學(xué)玻璃

石英玻璃玻璃纖維玻璃管（棒）材

工藝玻璃

顯象管玻璃

絕緣子玻璃

醫(yī)用玻璃

眼鏡玻璃

水晶玻璃

超薄玻璃

燈具玻璃

等等

深加工玻璃：鋼化玻璃

防彈玻璃

夾層玻璃

汽車玻璃

鏡片玻璃

鍍膜玻璃

噴雕彩繪玻璃

夾絲玻璃

熱融玻璃

防火玻璃

吸熱玻璃

熱反射玻璃

透紫外玻璃

光致變色玻璃

等器皿玻璃：玻璃瓶罐

玻璃杯（盆）玻璃餐具

儀器玻璃等

浮法玻璃格法、平板、壓延玻璃6一些玻璃圖片光學(xué)玻璃棒濾光片光學(xué)玻璃7剛化玻璃8夾層玻璃彩色玻璃棒防火玻璃9光纖浮法玻璃10無色光學(xué)玻璃11一、光學(xué)玻璃分類命名光學(xué)玻璃種類繁多，絕大多數(shù)是無色光學(xué)玻璃，光學(xué)玻璃命名主要指無色光學(xué)玻璃光學(xué)玻璃品種及牌號，各國及各個玻璃生產(chǎn)廠家都有自己的品種分類及牌號表示方法，大多以拉丁字母作為品種標(biāo)志，如K、ZK、F等，品種之后附有牌號標(biāo)志（我國國家標(biāo)準(zhǔn)以阿拉伯?dāng)?shù)字表示序號）。按照各國的分類方法，光學(xué)玻璃按阿貝系數(shù)大小分為冕牌、火石玻璃兩大類，大致的分界線為

γ=50；國內(nèi)以K代表冕牌玻璃，F(xiàn)代表火石玻璃。在冕牌及火石兩類玻璃之下，根據(jù)折射率高低、化學(xué)成分不同，又派生出其他小類12無色光學(xué)玻璃分類根據(jù)折射率nd和色散系數(shù)υd在nd-υd領(lǐng)域圖中的位置和玻璃的組成，無色光學(xué)玻璃按下表分為16類13光學(xué)玻璃牌號：每種光學(xué)玻璃牌號按其所屬的玻璃類別名稱的代號加序號組成。另外，還用六個數(shù)值做代碼來表征每一個牌號，其中前三位數(shù)值表示該牌號玻璃折射率小數(shù)點(diǎn)后三位數(shù)，后三位數(shù)值表示該牌號玻璃的阿貝數(shù)。例如：H-K9L，nd=1.51680，υd=64.20，則其代碼為：517642無鉛、砷、鎘玻璃牌號：無鉛、砷、鎘及其它放射性元素的玻璃牌號，用“H”加“—”作為前綴表示，例如：H-K9L。14領(lǐng)域圖15玻璃牌號16二、無色光學(xué)玻璃的質(zhì)量指標(biāo)1、折射率一般玻璃廠家材料參數(shù)表都給出了很多條光譜線的折射率例如：成都光明給了7條光譜線折射率：OHARA給了9條光譜線折射率：

光譜線元素波長(nm)光譜線元素波長(nm)汞紫線hHg404.66氦黃線dHe587.56汞藍(lán)線gHg435.84氫紅線CH656.27鎘藍(lán)線FCd480.00氦紅線rHe706.52汞綠線eHg546.07光譜線元素波長(nm)光譜線元素波長(nm)iHg365.015dHe587.56hHg404.656He-NeHe-Ne632.8gHg435.835CH656.27FCd486.13A’K768.19eHg546.07172、色散和阿貝數(shù)中部色散為nF-nC或nF’-nC’色散系數(shù)（即阿貝數(shù)）υd定義如下：

υd

=（nd

–1)/(nF-nC)另一色散系數(shù)

υe=（ne

–1)/(nF’-nC’)18折射率、色散系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值的允許差值19同一批玻璃中折射率和色散系數(shù)的一致性203、光學(xué)均勻性：是指同一塊玻璃內(nèi)部折射率變化的不均勻程度214、應(yīng)力雙折射玻璃在沒有受到應(yīng)力作用時是各向同性的，但由于玻璃的加熱或冷卻過程不均勻就會產(chǎn)生應(yīng)力，使玻璃失去各向同性的性質(zhì)，在光學(xué)上引起雙折射現(xiàn)象。225、光吸收系數(shù)是指光通過任何物質(zhì)時，一部分光能被介質(zhì)所吸收。玻璃雖是透明物質(zhì)，也有吸收，只是他的吸收系數(shù)比非透明物質(zhì)小很多。236、條紋度條紋度是指因折射率顯著不同而造成的透明的、絲狀的疵病程度。條紋屬于光學(xué)玻璃內(nèi)部化學(xué)成分上的不均勻，產(chǎn)生的原因是在熔煉過程中各種成分混合和攪拌不均勻造成

247、氣泡度玻璃中的氣泡是指包含在玻璃內(nèi)部的氣體，它是由于玻璃在熔煉的過程中氣體來不及逸出或很難排除而產(chǎn)生。氣泡的危害較大，會使光線發(fā)生散射或產(chǎn)生雜光，引起光能損失、降低成像質(zhì)量。25三、無色光學(xué)玻璃特性26主要廠家及產(chǎn)品27光學(xué)玻璃主要生產(chǎn)廠家國內(nèi)：成都光明/

國際：

SchottHoya/Oharahttp://www.ohara-inc.co.jp

各個廠家對所生產(chǎn)的各種牌號玻璃的成分和工藝是嚴(yán)格保密的。根據(jù)折射率與色散系數(shù)，各廠家的大部分玻璃牌號可以替代，但它們的物理、化學(xué)特性未必相同。同樣牌號的玻璃，不同廠家代表的光學(xué)常數(shù)未必相同，比如成都光明的F1相當(dāng)于schott、Hoya的F5和Ohara的PBM1，而schoot、Hoya的F1相當(dāng)于成都光明的F1328主要玻璃廠家玻璃牌號對照表29SCHOTT——CDGM——HAYO——OHARANEWHUAGUANG——SCHOTT——HAYO——OHARAPILKINGTON——SCHOTT——OHARA30SCHOTTHAYOOHARA主要玻璃廠家玻璃材質(zhì)表其它31其他光學(xué)玻璃32有色光學(xué)玻璃，亦稱為光學(xué)濾光玻璃：能選擇地透過特定波長的光線；或透過連續(xù)光譜中一定寬度的光譜范圍的光線；或均勻地減弱白光的光譜等。融石英玻璃（FS）：優(yōu)良的光譜特性、耐高溫、熱膨脹系數(shù)?。ㄆ胀úＡУ?/10-1/20）、化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械性能高特種光學(xué)玻璃耐輻射玻璃防輻射玻璃透紅外和透紫外玻璃33有色玻璃（濾光玻璃）3435融石英光學(xué)玻璃

——Corning7980

——國內(nèi)的融石英玻璃

牌號名稱應(yīng)用波長（nm）

JGS1遠(yuǎn)紫外光學(xué)石英玻璃185——2500

JGS2紫外光學(xué)石英玻璃220——2500

JGS3紅外光學(xué)石英玻璃260——350036一些實(shí)例下面的這些案例是我個人接觸的一些實(shí)例，供大家參考：

案例1：C-Lens曾經(jīng)由于變更材料引起客戶產(chǎn)品出現(xiàn)管裂的一個大異常

通常C-Lens使用的材料是SF11；那次異常是由于將材料換成了N-SF11；這兩種材料的熱膨脹系數(shù)存在較大差異；案例2：A計(jì)劃的一個產(chǎn)品分件（K9材料PBS）剛開始透射光束背離指標(biāo)經(jīng)常出現(xiàn)異常，同一批拋光的產(chǎn)品有些非常好（＜5″），而有些很差（1′~3′）后來通過多方面找原因才發(fā)覺是由于膠合的兩片玻璃材料的折射率誤差引起的。自從發(fā)覺這個問題后將K9材料PBS透射光束背離指標(biāo)做到＜10″是很容易的事情。37

案例3：光學(xué)車間曾經(jīng)多次加工ZF4棱鏡（材料是程度光明）

由于ZF4材料非常易潮解，易腐蝕，當(dāng)時前兩個定單都出現(xiàn)了潮解的異常。后面有建議客戶將材料換成ZF4對應(yīng)的SCHOTT的N-SF10，N-SF